БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТАТема: разработка программных средств для эмуляции

работы робота-манипулятора

Работу выполнил: студент Щербаков А.А.Руководитель: ст.преп.к.т.н. Кипяткова И.С.

1. Цель и задачи работыЦель работы: разработка программных средств для эмуляции работы роботов-манипуляторов, позволяющих упростить процесс проектирования и внедрения, а значит и снизить стоимость манипулятора и обучения персоналаЗадачи дипломной работы:• анализ аналогичных программных решений;• разработка структурной схемы программных средств;• разработка архитектуры приложения эмулятора;• разработка приложения эмулятора;• тестирование приложения эмулятора.

3. Объект и предмет исследования

Предмет исследования: система работы робота-манипулятор

Объект исследования: робот-манипулятор

4. Актуальность исследования

20022003

20042005

20062007

20082009

20102011

20122013

20142015

0

50

100

150

200

250

300

Год

Ты

сяч

ед.

Динамика изменения объёма мировых поставок промышленных манипуляторов

5. Анализ приложений с аналогичным требуемому функционалом

GazeboV-REP

WebotsMorze

6. Выбор технологий реализацииПлатформа: веб-браузерЯзык программирования: JavaScriptВизуализация: WebGLПользовательский интерфейс: HTML5, CSS3Фреймворк: Blend4Web

Пример пользовательского интерфейса:

7. Архитектура эмулятора

Вычисления

F.A.B.R.I.K.

Angles

Blend4Web

Обработка графики

Модуль вычислений

Manipulator

Arm

Nodes

GUI

Fingers

TargetPoint

forwardKinematicProblemSolver

8. Режимы работы эмулятораНачало

Задание углов

Прямая задача кинематики

Поворот звеньев

Конец

Начало

Задание точки

Решение обратной задачи кинематики

Вычисление углов

Конец

Поворот звеньев на заданный

фиксированный угол

Массив точек

Перестроение звеньев для достижения заданной точки

точка

а – алгоритм управляющей программы: «Перестроение звеньев для достижения заранее заданной точке»б – алгоритм: «Поворот звеньев на заданный фиксированный угол»

а)

б)

в)

- презентация манипулятора- обратная задача кинематики- прямая задача кинематики

в – принцип работы демонстрационной программы

9. Тестирование. Тест-кейсы

Тест-кейсыНазвание Статус прохожденияИмпорт модели УспешноИдентификация НеудачноПрямая задача кинематики Успешно

Обратная задача кинематики

Успешно

10. Тестирование. ПрофилированиеПрофилирование по времени исполнения

Профиль Временя, мс

Время выполнение демонстрация 12462

Время выполнения прямая задача кинематики 77,62

Время выполнения «обратная задача кинематики» 80,67

Эталонное измерение 74,47

Профилирование по потребляемой памяти

Профиль Память, мб

Потребляемая память - демонстрация 62.11

Потребляемая память - прямая задача кинематики 61.9

Потребляемая память - обратная задача кинематики 62

Эталонное измерение 61.14

11. Заключение

Исходный код приложения: https://github.com/akaguny/crane3dБета версия приложения: http://akaguny.github.io/crane3d/

Для упрощения внедрения и проектирования манипуляторов был разработан эмулятор манипулятора.В ходе разработки были выполнены:• анализ существующих программных средств;• выбор средств реализации;• оптимизация времени разработки;• разработка архитектуры;• тестирование приложения эмулятора.Рекомендации по дальнейшей разработке:• уменьшить время выполнения демонстрационного режима за

счёт использования анимации вместо динамического просчёта траектории и решения обратной задачи кинематики

Спасибо за внимание!